礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)客戶遙感解譯的應(yīng)用探討

黃兵

摘?要：針對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)需要借助先進(jìn)的科技和設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中遙感解譯是地質(zhì)環(huán)境檢測(cè)最常用的技術(shù)之一，遙感解譯能夠幫助工作人員通過(guò)對(duì)大面積礦山環(huán)境的監(jiān)測(cè)得到相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)論，同時(shí)具有高度準(zhǔn)確性。本文通過(guò)北方某市一礦山基地的環(huán)境監(jiān)測(cè)為例，介紹遙感解譯的實(shí)際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：礦山地質(zhì);環(huán)境監(jiān)測(cè);客戶遙感解譯;應(yīng)用

北方某市擁有豐富的煤礦資源，煤礦生產(chǎn)是當(dāng)?shù)刂饕?jīng)濟(jì)來(lái)源。由于長(zhǎng)期的不規(guī)范大規(guī)模的過(guò)度開采，導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐V山地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，具體表現(xiàn)包括因?yàn)殚_采不當(dāng)引起的土地塌陷、大型裂縫、大量固體垃圾堆放、土壤污染和水污染等等，這些問(wèn)題進(jìn)一步惡化了當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，不利于當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)發(fā)展。

為了全面掌握當(dāng)?shù)氐V山地質(zhì)環(huán)境，找出礦山中引發(fā)環(huán)境問(wèn)題的源頭，分析當(dāng)?shù)氐V山地質(zhì)環(huán)境受到污染的程度和急需解決的問(wèn)題，決定采用遙感解譯技術(shù)來(lái)科學(xué)監(jiān)測(cè)礦山的自然環(huán)境變化。遙感解譯具有多種優(yōu)點(diǎn)，能夠分析掌握礦山自然環(huán)境的變化情況，將得到的結(jié)果與不同時(shí)期的礦山資料進(jìn)行對(duì)比，就可以準(zhǔn)確掌握礦山地質(zhì)環(huán)境的變化趨勢(shì)，為后續(xù)工作提供豐富信息資料。本文以北方某市為例，針對(duì)當(dāng)?shù)匾坏V山地區(qū)應(yīng)用不同時(shí)期 SPOT4全色與TM多光譜遙感數(shù)據(jù)資料進(jìn)行對(duì)比解譯，從而準(zhǔn)確掌握當(dāng)?shù)氐V山地質(zhì)環(huán)境變化，取得良好效果。

1 基礎(chǔ)資料

本次遙感解譯針對(duì)當(dāng)?shù)啬骋坏V山，具體資料包括當(dāng)?shù)氐V山地區(qū)的遙感影像數(shù)據(jù)、地形圖、DEM、礦山分布詳圖等。為了準(zhǔn)確分析當(dāng)?shù)氐V山環(huán)境變化趨勢(shì)，選取當(dāng)?shù)厥昵暗男l(wèi)星數(shù)據(jù)資料和最近一次監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。最新數(shù)據(jù)由SPOT4 全色 10 m分辨率遙感影像數(shù)據(jù)和美國(guó) LANDSAT—TM 衛(wèi)星多光譜彩色數(shù)據(jù)影像資料融合得到。由于十年前并沒(méi)有SPOT4 影像數(shù)據(jù)，本次研究選取十年前監(jiān)測(cè)得到的衛(wèi)星多光譜彩色數(shù)據(jù)，其分辨率為30m，能夠滿足實(shí)際需求。

2 遙感影像處理

2.1 控制點(diǎn)選取

為了保證遙感解譯的效果和質(zhì)量，需要根據(jù)SPOT 或 TM 衛(wèi)星的物理模型要求科學(xué)確定具體的控制點(diǎn)個(gè)數(shù)，其中每景SPOT控制點(diǎn)一般不能少于12個(gè)，而每景TM控制點(diǎn)個(gè)數(shù)則不能少于16個(gè)，此外為了保證最終效果需要對(duì)控制點(diǎn)分布進(jìn)行控制，保證其分布均勻。

2.2 影像糾正

本次遙感解譯過(guò)程中采用的糾正模型由PCI遙感圖像處理軟件提供，在實(shí)際操作過(guò)程中，為了保證糾正效果，不同地形地區(qū)的控制點(diǎn)殘差存在一定差異，其中平原丘陵區(qū)為1像素，山區(qū)地形為2像素，比較困難的地區(qū)放寬到1/2像素。當(dāng)控制點(diǎn)殘差超出規(guī)定范圍，可以根據(jù)具體環(huán)境適當(dāng)調(diào)整或者更換控制點(diǎn)。

2.3 影像配準(zhǔn)

本次遙感解譯過(guò)程中采用OCI等圖像處理軟件針對(duì)SPIT和TM設(shè)計(jì)的對(duì)應(yīng)配準(zhǔn)模型，其中全色與多光譜影像的配準(zhǔn)誤差在不同地形地區(qū)存在差異，具體來(lái)講，平原、丘陵地區(qū)控制在0.5-1個(gè)像素，而山區(qū)為1-2個(gè)像素。

2.4 影像融合

影像融合的方法較多，需要根據(jù)具體數(shù)據(jù)和遙感需要進(jìn)行科學(xué)選擇，具體的融合方法包括HIS 變換、主分量變換、加法、加權(quán)相乘等。在融合過(guò)程中，工作人員需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)情況、地形地勢(shì)情況、對(duì)應(yīng)區(qū)域的控制要求等進(jìn)行科學(xué)選擇。為了保證融合效果，融合前需要針對(duì)影像進(jìn)行色調(diào)的調(diào)整，色調(diào)的調(diào)整能夠有效提高分辨率數(shù)據(jù)亮度，有效強(qiáng)化數(shù)據(jù)中局部反差的具體細(xì)節(jié)，色調(diào)調(diào)整還需要盡量降低噪音帶來(lái)的影響。針對(duì)多光譜數(shù)據(jù)實(shí)施色彩調(diào)整，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)不同區(qū)域之間色彩的反差，從而有效增強(qiáng)對(duì)應(yīng)的多光譜彩色信息。融合完成以后，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，及時(shí)找出其中是否存在重影等問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)就需要進(jìn)行修改。如果在配準(zhǔn)方面出現(xiàn)問(wèn)題，就需要重新進(jìn)行糾正操作;還需要關(guān)注影像的紋理和細(xì)節(jié)，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷融合過(guò)程中是否存在失誤或者問(wèn)題，對(duì)應(yīng)存在缺陷的數(shù)據(jù)需要返回再次處理。如果融合完成后影像出現(xiàn)亮度偏低、灰階較窄等問(wèn)題，可以根據(jù)需要實(shí)施線性拉伸、對(duì)比度調(diào)整、色彩平衡、飽和度色度明度等方面的適當(dāng)調(diào)整，從而促使影像數(shù)據(jù)達(dá)到相關(guān)要求。為了形成完整的調(diào)查區(qū)融合影像文件，對(duì)分塊融合的影像進(jìn)行色調(diào)歸一調(diào)整和鑲嵌。

2.5 影像鑲嵌

針對(duì)本次遙感解譯的礦山地區(qū)存在多景數(shù)據(jù)或者需要實(shí)施分塊處理的地方，需要關(guān)注影像鑲嵌過(guò)程中的接邊情況，不同地形區(qū)的接邊限差存在差異，其中平原和丘陵為20m，山區(qū)為30米。如果接邊誤差超過(guò)對(duì)應(yīng)限差，需要及時(shí)分析導(dǎo)致這一情況的原因。同時(shí)還需要及時(shí)檢查控制點(diǎn)的位置是否存在問(wèn)題。圖像鑲嵌要保證其色調(diào)均勻，反差也需要控制在合理區(qū)間;此外鑲嵌過(guò)程中接邊部位需要有10-50個(gè)像素的重疊區(qū)，同時(shí)需要保證重疊區(qū)域內(nèi)不存在模糊或者重影。

3 遙感解譯

本次遙感解譯針對(duì)當(dāng)?shù)氐V山地區(qū)進(jìn)行，具體要求包括準(zhǔn)確分析礦山區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境問(wèn)題，如不同程度不同大小的地面塌陷、地面開采情況、礦產(chǎn)開采過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物堆積等。具體解譯過(guò)程中，根據(jù)本次研究采用的具體遙感資料的分辨率以及解譯要求，在人工目視解譯的基礎(chǔ)上聯(lián)合應(yīng)用機(jī)器解譯，從而在遙感影像上進(jìn)行相關(guān)信息的提取和分析，畫出對(duì)應(yīng)區(qū)域的大體輪廓，進(jìn)而建立拓?fù)潢P(guān)系，在此基礎(chǔ)上按照1比5萬(wàn)的比例在地圖上標(biāo)注對(duì)應(yīng)區(qū)域和分析結(jié)果，并填寫對(duì)應(yīng)的遙感解譯表。

針對(duì)礦山地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測(cè)使用了遙感解譯，本次工作不僅針對(duì)對(duì)應(yīng)區(qū)域的地面塌陷、地面開采情況、礦產(chǎn)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物堆積等進(jìn)行解譯，還針對(duì)區(qū)域內(nèi)部的居民生活點(diǎn)、水流情況、道路分布和森林分布進(jìn)行解譯，這有助于得到更加全面豐富的環(huán)境信息。其中居民點(diǎn)和道路在影像上很容易辨認(rèn)，人工就可以完成辨認(rèn)，針對(duì)居民點(diǎn)和道路的解譯主要采用人機(jī)交互式解譯，能夠得到良好效果。針對(duì)區(qū)域內(nèi)的林地主要通過(guò) SPOT4 10 m 全色影像與 TM30 m 多光譜影像的融合得到最終數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的處理往往能有效辨認(rèn)，尤其是那些具有一定規(guī)模的林地，這些影像可以直接實(shí)施業(yè)內(nèi)解譯。此外由于影像數(shù)據(jù)在處理過(guò)程中對(duì)色彩進(jìn)行調(diào)整，使得解譯為林地的地區(qū)實(shí)地往往只有較少的樹木或者荒地，針對(duì)這種情況根據(jù)戶外調(diào)查結(jié)果進(jìn)行調(diào)整或者修改。

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